本發明涉及無碳小車的結構和控制，尤其涉及一種采用彈力繩繞輪法自動阻尼減速的無碳小車。

背景技術：

隨著人們節能環保意識的提升，更潔凈、更環保、更節能、更高效的無碳理念被推上了研究的熱潮。無碳小車為一種基于重力勢能實現驅動和方向控制的機械裝置，是由國家教育部門舉辦的全國性大學生科技創新活動，是各大院校大學生工程素質能力的體現。第四屆是以前三屆“s”和“8”字形繞樁行駛的基礎上，新增了在“0”字環形賽道上，隨機設定間斷式避障墻和上下坡道等路障的位置為競賽主題，使前三屆不具爬坡能力的參賽小車，無法滿足在上下坡道上對所需驅動力進行自動調節，極易導致因小車下坡時失速造成行駛方向漂移和側翻等情況的發生，嚴重影響參賽小車行駛的技術性能和避障能力。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是基于現有技術存在的問題，提供一種采用彈力繩繞輪法進行自動阻尼減速，從而有效制約小車行駛方向不穩、漂移和側翻等現象的無碳小車。

技術方案：一種采用彈力繩繞輪法自動阻尼減速的無碳小車，包括車架、安裝在車架上的齒輪傳動機構、用于驅動齒輪傳動機構轉動的勢能傳動機構，以及用于自動減速并分別與勢能傳動機構和齒輪傳動機構連接的阻尼減速機構；所述齒輪傳動機構包括相互嚙合的大齒輪和小齒輪，所述大齒輪的右端設有第一繞線輪，小齒輪的右端設有第二繞線輪；所述勢能傳動機構包括主線、固定在主線上端的重砣和用于懸掛重砣的v形滑輪，所述主線的下端設有第一環形圈，其套繞在大齒輪的第一繞線輪的掛線槽上，主線中部設有限位扣；所述阻尼減速機構包括彈力阻尼繩、阻尼滑輪和拉力線，所述阻尼滑輪的左側和右側均設有繞線輪，所述拉力線的上下兩端分別設有上環形圈和下環形圈；其中，上環形圈套繞在阻尼滑輪左側繞線輪的掛線槽上，下環形圈套繞在小齒輪的第二繞線輪的掛線槽上。

所述彈力阻尼繩包括左阻尼線、與左阻尼線連接的彈力圈以及與彈力圈連接的右阻尼線；其中，左阻尼線滑動套設在主線的限位扣以上的線段處。

所述左阻尼線的左端通過第二環形圈滑動套繞在主線的限位扣以上的線段處；所述右阻尼線的右端設有第三環形圈，該第三環形圈套繞在阻尼滑輪右側繞線輪的掛線槽上。

所述彈力阻尼繩的彈力圈分別與左阻尼線和右阻尼線固定連接或用s形掛鉤連接。

所述限位扣與主線固定扣結。

所述拉力線的長度由無碳小車起步點到坡底距離的傳動比確定；所述彈力阻尼繩的長度為拉力線的長度減去坡道所用拉力線長度

工作原理：本發明以勢能傳動機構的驅動大齒輪轉動，并帶動后輪軸上的小齒輪旋轉，主線上的限位扣移動的線速度與小齒輪的線速度產生不同的傳動比，彈力阻尼繩在雙向受力伸長的作用下，重砣下降線速度和后輪軸上的小齒輪線速度之差在單位時間內形成相互制約，本發明采用驅動輪軸上的小齒輪和重錘上的主線形成兩個不同方式的運動狀態，產生兩個不同運動方向的力，使彈力阻尼繩讓小齒輪與重砣運動的力相互制約，在小車下坡時，各自的運動速度受到有效的阻尼控制，形成阻尼減速效應，達到自動阻尼減速的目的。

有益效果：本發明與現有技術相比，具有如下顯著優勢：1、有效解決了行駛中的無碳小車在下坡時由于失速造成超出小車安全行駛速度的問題；2、有效避免了在“0”字環形賽道上規避間斷式障礙墻時方向失控或行駛失穩的發生；3、原理新穎、結構簡單，小車運行自動靈活，具有優良的適時自動性能。

附圖說明

圖1為本發明的優選實施例的結構主視圖；

圖2為s形掛鉤的結構示意圖；

圖3為圖1中a處的局部剖視放大圖；

圖4為圖1中b處的局部剖視放大圖；

圖5為圖1中c處的局部剖視放大圖；

圖6為圖4中d處的局部剖視放大圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。應理解本實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

實施例：

如圖1所示，一種采用彈力繩繞輪法自動阻尼減速的無碳小車，由齒輪傳動機構、驅動齒輪傳動機構運轉的勢能傳動機構以及用于自動減速的阻尼減速機構組成。

所述齒輪傳動機構由安裝在車架2上的相互嚙合的大齒輪1小齒輪17組成，所述大齒輪1的右端設有第一繞線輪，小齒輪17的右端設有第二繞線輪，第一繞線輪和第二繞線輪均設有繞線槽；圖4為圖1中b處的局部剖視放大圖，圖5為圖1中c處的局部剖視放大圖。

所述勢能傳動機構包括主線4、重砣6和v形滑輪7，主線4下端設有第一環形圈，其套繞在大齒輪1的第一掛線槽的繞線輪上，主線中部設有限位扣5，限位扣5固定扣結在主線4上，與主線4同步運動；主線上端與重砣6固定連接，重砣6通過主線4吊掛在v形滑輪7的槽徑內，大齒輪1在重砣6經主線4的拉動下作順時針旋轉，同時帶動小齒輪17作反向旋轉；圖3為圖1中a處的局部剖視放大圖。

所述阻尼減速機構包括拉力線15、彈力阻尼繩和阻尼滑輪13，阻尼滑輪13左側和右側均設有繞線輪，繞線輪上設有繞線槽；所述阻尼減速機構通過拉力線15和彈力阻尼繩分別與齒輪傳動機構和勢能傳動機構連接；其中，拉力線15上下兩端分別設有上環形圈和下環形圈，其中，上環形圈套繞在阻尼滑輪13左側繞線輪的繞線槽上，下環形圈套繞在小齒輪17右端的第二繞線輪的繞線槽上；彈力阻尼繩包括左阻尼線9、和左阻尼線9的右端連接的彈力圈10以及與彈力圈10右端固連的右阻尼線12，左阻尼線9的左端設有的第二環形圈，其套設于主線4上限位扣5以上線段處，和主線4形成滑動連接；右阻尼線12的右端設有第三環形圈，其套繞在阻尼滑輪13右側繞線輪的繞線槽上；小齒輪17反向旋轉，拉力線15帶動阻尼滑輪13作反向旋轉，纏繞在阻尼滑輪13左端繞線輪上的拉力線15繞出，而纏繞在阻尼滑輪13右端繞線輪上的彈力阻尼繩繞入，彈力阻尼繩被阻尼滑輪13纏繞在右端的繞線輪上，與此同時，彈力阻尼繩的左阻尼線9在主線4的限位扣5帶動下作向上運動，圖6為圖4中d處的局部剖視放大圖。

其中，彈力阻尼繩上彈力圈10分別與左阻尼線9和右阻尼線12固定連接或用s形掛鉤連接；采用s形掛鉤11可快速更換彈力圈10，以保證阻尼減速效果和更換彈力圈10的時間，圖2為s形掛鉤的結構示意圖。

纏繞在阻尼滑輪13左端繞線輪上的拉力線15的長短取決于無碳小車起步點到坡底時的距離得出傳動比的數值；纏繞在阻尼滑輪13右端繞線輪上的彈力阻尼繩的長短取決于拉力線15的長度減去坡道所用拉力線的長度。

本發明的彈力繩繞輪自動阻尼減速法的無碳小車，在出發前，首先將主線4下端的第一環形圈套繞在大齒輪1的第一繞線輪的繞線槽上，通過正時向旋轉后輪軸16上的小齒輪17帶動大齒輪1反向旋轉，使主線4纏繞在大齒輪1的第一繞線輪上，并拉動重砣6運行到額定高度；然后將拉力線15的上環形圈套繞在阻尼滑輪13左側掛線槽的繞線輪上、下環形圈套繞在小齒輪17右端的第二繞線輪的掛線槽上；其次正向旋轉阻尼滑輪13將小齒輪17的第二繞線輪上的拉力線15纏繞在阻尼滑輪13左側的繞線輪上，使分別纏繞在阻尼滑輪13與小齒輪17第二繞線輪上的拉力線15拉緊成互動體；最后，將右阻尼線12右端的第二環形圈套繞在阻尼滑輪13右側繞線輪的掛線槽上。

無碳小車釋放時，重砣6下降的重力勢能經主線4拉動轉換為驅動大齒輪1作正向旋轉的機械能，大齒輪1帶動后輪軸16上的小齒輪17同步反向旋轉，小齒輪17的第二繞線輪開始纏繞阻尼滑輪13左側繞線輪上的拉力線15，使阻尼滑輪13在拉力線15的拉動下作反向旋轉并將彈力阻尼繩上的右阻尼線12纏繞在阻尼滑輪13右側，當彈力阻尼繩被阻尼滑輪13拉緊時，表明無碳小車已行駛到下坡路段；此時，由于主線4上的限位扣5的止滑限位作用，彈力阻尼繩被拉伸長并在彈性力的作用下使后輪軸16與重柁6的相互運動速度受阻，形成彈力阻尼減速現象，達到消除無碳小車因下坡產生慣性加速的問題；在彈力阻尼繩伸長過程中，延續了坡道行駛過程中的阻尼減速的時間；當無碳小車下坡后，纏繞阻尼滑輪13左側繞線輪上的拉力線15放完后，自行從阻尼滑輪13右側繞線輪的掛線槽上脫落，解除后輪軸16與重柁6的相互運動的阻力；從而實現了無碳小車在坡道過后行駛速度平穩避障的技術要求。